自動化立體倉庫一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存單元貨物，用相應的物料搬運設備進行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。由于這類倉庫能充分利用空間儲存貨物，故常形象地將其稱為“立體倉庫”。

立體倉庫的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫；1963年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學科。60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。

我國對立體倉庫及其物料搬運設備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺橋式堆垛起重機（機械部北京起重運輸機械研究所），1973年開始研制我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高15米，機械部起重所負責），該庫1980年投入運行。到目前為止，我國每年新建自動化立體倉庫數(shù)量大約在100座左右。立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理而利于企業(yè)實施現(xiàn)代化管理等特點，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術，越來越受到企業(yè)的重視。自動化高架倉庫應用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動化高架倉庫應用的行業(yè)主要有機械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機場、港口等。

自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中迅速發(fā)展的一個重要組成部分, 它具有節(jié)約用地、減輕勞動強度、消除差錯、提高倉儲自動化水平及管理水平、提高管理和操作人員素質(zhì)、降低儲運損耗、有效地減少流動資金的積壓、提高物流效率等諸多優(yōu)點。與廠級計算機管理信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動化立體倉庫更是當今CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))及FMS(柔性制造系統(tǒng))必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。

自動化立體倉庫主要由三大類設施組成：

(一)土建及公用工程設施

1．庫房。庫存容量和貨架規(guī)格是庫房設計的主要依據(jù)。

2．消防系統(tǒng)。對于自動化立體倉庫而言，由于庫房規(guī)模大，存儲的貨物和設備較多且密度大，而倉庫的管理和操作人員較少，所以倉庫內(nèi)一般都采用自動消防系統(tǒng)。要看防火等級，防火等級高的，必要要設置自動噴淋系統(tǒng)。

3．照明系統(tǒng)。

4．動力系統(tǒng)。

5．通風及采暖系統(tǒng)。

6．其他設施。如排水設施、避雷接地設施和環(huán)境保護設施等。

(二)機械設備

1．貨架。貨架的材料一般選用鋼材，鋼貨架的優(yōu)點是構件尺寸小，制作方便，安裝建設周期短，而且可以提高倉庫的庫容利用率。自動化立體倉庫的貨架一般都分隔成一個個的單元格，單元格是用于存放托盤或直接存放貨物的。

2．貨箱與托盤。貨箱和托盤的基本功能是裝小件的貨物，以便于叉車和堆垛機的叉取和存放。采用貨箱和托盤存放貨物可以提高貨物裝卸和存取的效率。

3．堆垛機。堆垛機是自動化立體倉庫中最重要的設備，它是隨自動化立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用起重機。巷道機可在高層貨架間的巷道內(nèi)來回運動，其升降平臺可作上下運動，升降平臺上的貨物存取裝置可將貨物存入貨格或從貨格中取出。

4．周邊搬運設備。搬運設備一般是由電力來驅(qū)動，由自動或手動控制，把貨物從一處移到另一處。這類設備包括輸送機、自動導向車等，設備形式可以是單機、雙軌、地面的、空中的、一維運行(即沿水平直線或垂直直線運行)、二維運行、三維運行等。其作用是配合巷道機完成貨物的輸送、轉(zhuǎn)移、分揀等作業(yè)。在倉庫內(nèi)的主要搬運系統(tǒng)因故停止工作時，周邊設備還可以發(fā)揮其作用，使作業(yè)繼續(xù)進行。

(三)電氣與電子設備

1．檢測裝置。檢測裝置是用于檢測各種作業(yè)設備的物理參數(shù)和相應的化學參數(shù)，通過對檢測數(shù)據(jù)的判斷和處理可為系統(tǒng)決策提供最佳依據(jù)，以保證系統(tǒng)安全可靠地運行。

2．信息識別設備。在自動化立體倉庫中，這種設備必不可少，它是用于采集貨物的品名、類別、貨號、數(shù)量、等級、目的地、生產(chǎn)廠、貨物地址等物流信息。這類設備通常采用條形碼、磁條、光學字符和射頻等識別技術。

3．控制裝置。自動化立體倉庫內(nèi)所配備的各種存取設備和輸送設備必須具有控制裝置，以實現(xiàn)自動化運轉(zhuǎn)。這類控制裝置包括普通開關、繼電器、微處理器、單片機和可編程序控制器等等。

4．監(jiān)控及調(diào)度設備。監(jiān)控及調(diào)度設備主要負責協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部分的運行，它是自動化立體倉庫的信息樞紐，在整個系統(tǒng)中舉足輕重。

5．計算機管理系統(tǒng)。計算機管理系統(tǒng)用于進行倉庫的賬目管理和作業(yè)管理，并可與企業(yè)的管理系統(tǒng)交換信息。

6．數(shù)據(jù)通信設備。自動化立體倉庫是一個構造復雜的自動化系統(tǒng)，它由眾多的子系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)、各設備之間需要進行大量的信息交換以完成規(guī)定的任務，因此需要大量的數(shù)據(jù)通信設備作為信息傳遞的媒介，這類設備包括電纜、遠紅外光、光纖和電磁波等。

7．大屏幕顯示器。這是為了倉庫內(nèi)的工作人員操作方便，便于觀察設備情況而設置的。

自動化立體倉庫是一個復雜的綜合自動化系統(tǒng)，作為一種特定的倉庫形式，一般有以下幾種分類方式：

1.按照建筑物形式分類

按建筑形式可分為整體式和分離式兩種。

（1）整體式：是指貨架除了存儲貨物以外，還作為建筑物的支撐結(jié)構，構成建筑物的一部分，即庫房貨架一體化結(jié)構，一般整體式高度在12米以上。這種倉庫結(jié)構重量輕，整體性好，抗震好。

（2）分離式：分離式中存貨物的貨架在建筑物內(nèi)部獨立存在。分離式高度在12米以下，但也有15米至20米的。適用于利用原有建筑物作庫房，或在廠房和倉庫內(nèi)單建一個高貨架的場所。

2.按照貨物存取形式分類

按照貨物存取形式分為單元貨架式、移動貨架式和揀選貨架式。

（1）單元貨架式：單元貨架式是常見的倉庫形式。貨物先放在托盤或集裝箱內(nèi)，再裝入單元貨架的貨位上。

（2）移動貨架式：移動貨架式由電動貨架組成，貨架可以在軌道上行走，由控制裝置控制貨架合攏和分離。作業(yè)時貨架分開，在巷道中可進行作業(yè)；不作業(yè)時可將貨架合攏，只留一條作業(yè)巷道，從而提高空間的利用率。

（3）揀選貨架式：揀選貨架式中分揀機構是其核心部分，分為巷道內(nèi)分揀和巷道外分揀兩種方式?！叭说截浨皰x”是揀選人員乘揀選式堆垛機到貨格前，從貨格中揀選所需數(shù)量的貨物出庫。“貨到人處揀選”是將存有所需貨物的托盤或貨箱由堆垛機至揀選區(qū)，揀選人員按提貨單的要求揀出所需貨物，再將剩余的貨物送回原地。

3.按照貨架構造形式分類

可分為單元貨格式、貫通式、水平旋轉(zhuǎn)式和垂直旋轉(zhuǎn)式。

（1）單元貨格式倉庫：類似單元貨架式，巷道占去了三分之一左右的面積。

（2）貫通式：為了提高倉庫利用率，可以取消位于各排貨架之間的巷道，將個體貨架合并在一起，使每一層、同一列的貨物互相貫通，形成能一次存放多貨物單元的通道，而在另一端由出庫起重機取貨，成為貫通式倉庫。根據(jù)貨物單元在通道內(nèi)的移動方式，貫通式倉庫又可分為重力式貨架倉庫和穿梭小車式貨架倉庫。重力式貨架倉庫每個存貨通道只能存放同一種貨物，所以它適用于貨物品種不太多而數(shù)量又相對較大的倉庫。梭式小車可以由起重機從一個存貨通道搬運到另一通道。

（3）水平旋轉(zhuǎn)式倉庫的貨架：這類倉庫本身可以在水平面內(nèi)沿環(huán)形路線來回運行。每組貨架由若干獨立的貨柜組成，用一臺鏈式傳送機將這些貨柜串連起來。每個貨柜下方有支撐滾輪，上部有導向滾輪。傳送機運轉(zhuǎn)時，貨柜便相應運動。需要提取某種貨物時，只需在操作臺上給予出庫指令。當裝有所需貨物的貨柜轉(zhuǎn)到出貨口時，貨架停止運轉(zhuǎn)。這種貨架對于小件物品的揀選作業(yè)十分合適。它簡便實用，充分利用空間，適用于作業(yè)頻率要求不太高的場合。

（4）垂直旋轉(zhuǎn)貨架式倉庫：與水平旋轉(zhuǎn)貨架式倉庫相似，只是把水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)改為垂直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。這種貨架特別適用于存放長卷狀貨物，如地毯、地板革、膠片卷、電纜卷等。

自動化立體倉庫的主要優(yōu)點有以下幾個方面：

1．由于能充分利用倉庫的垂直空間，其單位面積存儲量遠遠大于普通的單層倉庫(一般是單層倉庫的4-7倍)。目前，世界上最高的立體倉庫可達40多米，容量多達30萬個貨位。

2．倉庫作業(yè)全部實現(xiàn)機械化和自動化，一方面能大大節(jié)省人力，減少勞動力費用的支出，另一方面能大大提高作業(yè)效率。

3．采用計算機進行倉儲管理，可以方便地做到"先進先出"，并可防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹，也能避免貨物的丟失。

4．貨位集中，便于控制與管理，特別是使用電子計算機，不但能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動控制，而且能夠進行信息處理。

5．能更好地適應黑暗、低溫、有毒等特殊環(huán)境的要求。例如，膠片廠把膠片卷軸存放在自動化立體倉庫里，在完全黑暗的條件下，通過計算機控制可以實現(xiàn)膠片卷軸的自動出入庫。

6．采用托盤或貨箱存儲貨物，貨物的破損率顯著降低。

自動化立體倉庫的主要缺點：

1．由于自動化立體倉庫的結(jié)構比較復雜，配套設備也比較多，所以需要的基建和設備的投資也比較大。

2．貨架安裝精度要求高，施工比較困難，而且工期相應較長。

3．存儲彈性小，難以應付高峰的需求。

4．對可存儲的貨物品種有一定限制，需要單獨設立存儲系統(tǒng)用于存放長、大、笨重的貨物以及要求特殊保管條件的貨物。

5．自動化立體倉庫的高架吊車、自動控制系統(tǒng)等都是技術含量極高的設備，維護要求高，因此必須依賴供應商，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能得到及時的技術援助。這就增強了對供應商的依賴性。

6．對建庫前的工藝設計要求高，在投產(chǎn)使用時要嚴格按照工藝作業(yè)。

每個自動化立體倉庫的設計都分幾個主要的階段，每個階段都有其要達到的目標。

(一)設計前的準備工作

需求分析(準備階段)是第一階段，在這一階段里要提出問題，確定設計目標，并確定設計標準。要通過調(diào)研搜集設計的數(shù)據(jù)，找出各種制約條件，并對其進行細致的分析。設計主要包括以幾個方面：

1．要了解建庫的現(xiàn)場條件，包括氣象、地形、地質(zhì)條件、地面承載能力、風及雪載荷、地震情況以及其他環(huán)境的影響。

2．在自動化立體倉庫的總體設計中，機械、結(jié)構、電氣、土建等多專業(yè)相互交叉、相互制約，這就要求第三方物流企業(yè)在進行設計時必須考慮到各專業(yè)的需要。例如，機械的運動精度要根據(jù)結(jié)構制作的精度和土建的沉降精度而選定。

3．要制定出第三方物流企業(yè)對倉儲系統(tǒng)的投資、人員配置等計劃，以此來確定倉儲系統(tǒng)的規(guī)模和機械化、自動化的程度。

4．要對與第三方物流企業(yè)倉儲系統(tǒng)有關的其他方面的條件進行調(diào)查了解，例如，貨物的來源，連結(jié)庫場的交通情況，貨物的包裝，搬運貨物的方法，貨物的最終去向和運輸工具等等。

(二)庫場的選擇與規(guī)劃

庫場的選擇和布置對于倉儲系統(tǒng)的基建投資、物流費用、勞動條件等都有重要的意義?？紤]到城市規(guī)劃、第三方物流企業(yè)的整體運作，自動化立體倉庫最好選在靠近港口、碼頭、貨運站等交通樞紐，或靠近生產(chǎn)地或原材料產(chǎn)地，或靠近主要的銷售市場，這樣可以大大地降低第三方物流企業(yè)的費用。庫場地址是否合理對于環(huán)境保護、城市規(guī)劃等也有一定的影響。例如，選擇在受到交通限制的商業(yè)區(qū)建立自動化立體倉庫，一方面與繁華的商業(yè)環(huán)境不協(xié)調(diào)，另一方面要花高價購買地皮。最重要的是，由于受到交通限制，只能每天半夜來運送貨物，這顯然是極不合理的。

(三)確定倉庫形式、作業(yè)方式和機械設備參數(shù)

倉庫的形式需要在調(diào)查入庫貨物品種的基礎上確定。一般都采用單元貨格式倉庫，如果存儲的貨物品種單一或很少，而且貨物批量較大，可以采用重力式貨架或者其他形式的貫通式倉庫。根據(jù)出入庫的工藝要求(整單元或零散出入庫)來決定是否需要堆垛揀選作業(yè)，如果需要揀選作業(yè)，再確定揀選作業(yè)的方式。

為了提高出入庫搬運效率，應盡量減少單作業(yè)方式(即單人庫或單出庫)，要盡量采用復合式作業(yè)方式(即迂回或回程也進行搬運作業(yè))?；蛘卟捎靡淮伟徇\兩個單元格貨物的作業(yè)方式，具體做法是：在堆垛機的臺上設置兩副貨叉，它們可以分別伸縮，也可以同時伸縮，以存取兩個單元格的貨物。還有一種方法就是把貨架的深度加大，設計成兩個貨物單元大小，相應的也要把堆垛機的貨臺增寬一倍，貨叉要增長一倍，這樣要叉取一個貨物單元時，貨叉只要伸出一半就可以了，如果要同時叉取兩個貨物單元時，只要把貨叉全部伸出就可以了。在自動化立體倉庫中還有一種作業(yè)方式常被采用，這就是所謂的"自由貨位"方式，即貨物可以就近入庫，特別是對于出入庫頻繁和超長、超重的貨物，應當盡量在到貨和發(fā)貨的地點附近作業(yè)，這樣做不但可以縮短出入庫時間，還節(jié)省了搬運費用。

自動化立體倉庫所使用的機械設備有很多種，一般都包括巷道堆垛機、連續(xù)輸送機、高層貨架，自動化程度高的還有自動導向車。在進行倉庫的總體設計時，要根據(jù)倉庫的規(guī)模、貨物的品種、出入庫頻率等選擇最適合的機械設備，并確定這些設備的主要參數(shù)。

(四)確定貨物單元形式及規(guī)格

由于自動化立體倉庫的前提是單元化的搬運，所以確定貨物單元的形式、尺寸和重量是一個非常重要的問題。它會影響到第三方物流企業(yè)對倉庫的投資，而且會影響到整個倉儲系統(tǒng)的配備、設施等問題。因此，為了合理確定貨物單元的形式、尺寸和重量，應根據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計的結(jié)果，列出所有可能的貨物單元形式和規(guī)格，并做出合理的選擇。對于那些形狀和尺寸比較特殊或者很重的貨物，可以單獨處理。

在貨物單元形式和規(guī)格都確定后，還應確定貨格的尺寸，貨格尺寸取決于貨物單元四周留出的凈尺寸和貨架構件的有關尺寸。一般來說這些凈尺寸都是根據(jù)實際情況和有關經(jīng)驗、數(shù)據(jù)來確定的。

(五)確定庫容量(包括緩存區(qū))

庫容量是指在同一時間倉庫可容納的貨物單元數(shù)，這對自動化立體倉庫來說是一個非常重要的參數(shù)。由于在庫存周期會受到許多預料之外因素的影響，因此庫存量的波峰值有時會大大超出自動化立體倉庫的實際庫容量。除此之外，有的自動化立體倉庫僅僅考慮了貨架區(qū)的容量，而忽視了緩存區(qū)的面積，結(jié)果造成緩存區(qū)的面積不足，使得貨架區(qū)的貨物出不來，庫房外的貨物進不去。

(六)庫房面積與其他面積的分配

由于總面積是一定的，而許多第三方物流企業(yè)在建造自動化立體倉庫時只重視辦公、實驗(包括研發(fā))的面積，卻忽視了庫房面積，因此造成了這種局面，即為了滿足庫容量的需要，只好通過向空間發(fā)展來達到要求。但是貨架越高，機械設備的采購成本和運行成本也就越高。除此之外，由于自動化立體倉庫內(nèi)最優(yōu)的物流路線是直線形的，但在倉庫設計時往往會受到平面面積的限制，造成本身物流路線的迂回(往往是s形，甚至是網(wǎng)狀)，這會增加許多不必要的投入和麻煩。

(七)人員與設備的匹配

不管自動化立體倉庫的自動化程度有多高，具體運作時仍需要一定的人工勞動，因此工作人員的數(shù)量要合適。人員不足會降低倉庫的效率，太多又會造成浪費。自動化立體倉庫采用了大量先進的設備，因此對人員的素質(zhì)要求比較高，人員素質(zhì)跟不上，同樣會降低倉庫的吞吐能力。第三方物流企業(yè)需要招聘專門的人才，并對其進行專門的培訓。

(八)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸

由于數(shù)據(jù)傳輸路徑不通暢或數(shù)據(jù)冗余等原因，會造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度慢，甚至無法傳輸?shù)默F(xiàn)象，因此要考慮自動化立體倉庫內(nèi)部以及與第三方物流企業(yè)上下級管理系統(tǒng)間的信息傳遞的問題。

(九)整體運作能力

自動化立體倉庫的上游、下游及其內(nèi)部各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，有一個木桶效應的問題，即最短的那一塊木板決定了木桶的容量。有的倉庫采用了很多的高科技產(chǎn)品，各種設施設備也非常齊全，但是由于各子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性、兼容性不好，造成整體運作能力比預期差很多。